I. — Travail intérieur dans les gaz

M. Joule a répété en 1844, nu moyen d'une méthode très-précise ('), une ancienne expérience de Gay-Lussac, qui a beaucoup d'importance au ]>otnt de vue de la théorie des gaz. Deux récipients d'égale capacité, réunis par un tube muni d'un robinet, sont plongés dans l'eau. On a fait le vide dans l'un de ces récipients, et l'on a introduit dans l'autre de l'air sous la pression de 22 atmosphères. Si l'on établit la communication entre les deux récipients, l'expansion du gaz n'est accompagnée d'aucune variation de température de l'eau du calorimètre. Comme le gaz n'accomplit dans cette expérience aucun travail extérieur, il faut conclure qu'il n'y a pas eu de chaleur consommée en travail intérieur, ou au moins que la chaleur qui a pu être consommée en travail intérieur est assez faible pour échapper à toute mesure calorimétrique. Ce résultat remarquable a été vérifié depuis par les expériences de M. Regnault (').

('} Philosophical Magazine, 3* série, t. XXVI, p. 34g. Un extrait de ce Mémoire a été inséré par Verdet dai>s les AtmaUt de Chimie et de Physique, 3= série, t. XXXV, ]). 1l8.

(•) Mémoires de VAeadêmie des Science, t. XXVI, inlrodiic-

M. W. Thomson a imaginé un procédé très-sensible pour mettre en évidence l'existence du travail intérieur dans les gaz ( J ). Fig. ..

yr ! — -pr-

On tube très-long (JZg. i) se" compose de deux parties OA, 01), séparées par un orifice 0 très-étroit, et plongées dans un bain à température constante. On fait passer dans l'appareil un courant continu de gaz au moyen d'une pompe foulante qui introduit le gaz par l'extrémité A ; l'autre extrémité B s'ouvre dans l'atmosphère. La pression peut être regardée comme constante dans chacune des moitiés du tube à partir de deux peints H et N situés à une certaine distance de l'orifice ; soient p, p' les pressions dans les deux régions AM, BN, lorsque le régime est devenu permanent à l'intérieur du tuyau. Une masse de gaz égale à celle qui remplit le volume MN occuperait dans la première partie du tube une longueur M*P, sous la ppession constante p, et dans la seconde moitié du tube une longueur NQ sous la pression constante p'. La masse de gaz qui occupe à un certain instant le volume PN remplit au bout d'un certain temps le volume MQ; le travail externe accompli est

P x s x NQ — p x s x MP,

en désignant par s la section du tube. Si l'on désigne par p et e' les deux volumes MP, NQ, le travail externe accompli a pour valeur

p'v' — pv;

il correspond à une dépense de chaleur k{p'v' — pv). Si l'on

{') Transactions de la Société royale d'Edimbourg, t. XX, p. 389. I!n extrait do ce Mémoire 0 etc inséré par Verdet dans les Annales Je Chimie et de Physique, V série, t. I.X1V, p. bol,.

désigne en outre par « la chaleur consommée en travail interne, par 7 la chalour al>sorbée dans cette transformation,

1 = u-hk(p'v' — pç).

Si le gaz est plus compressible que ne l'indique la loi de Mariotte, p'v'y-pv: la chaleur consommée en travail externe A{p't>' — pv) peut s'évaluer directement au moyen de la loi tic compressibilitédu gaz fournie par M. Regnault. Dans le cas "de l'hydrogène, l'inverse a lieu , /»V < /w : le travail externe dégage de lu chaleur qui s'évalue de la même manière. La quantité de chaleur 7 absorbée peut se mesurer directement; on a donc tous les éléments nécessaires pour déterminer u.

MM. W. Thomson et Joule ont appliqué cette méthode ('] en remplaçant l'orifice étroit par un diaphragme poreux ; ils onl observé que le refroidissement du gaz est sensiblement proportionnel à la différence des pressions p — p', et ifs ont déduit de leurs expériences que la chaleur consommée en travail intérieur était très-faible dans le cas de r'hydrogène, plus grande pour l'air, et beaucoup plus considérable pour l'acide carbonique. Ce dernier gaz étant celui qui s'écarte davantage de la loi de Mariotte , on peut donc considérer les gaz qui se rapprochent le plus de la loi de Mariolte ou de l'état gazeux parfait comme ceus dans lesquels le travail intérieur a la plus Taible valeur, et l'on peut regarder un gaz parfait comme étant caractérisé par la loi de Mariotte et l'absence de travail intérieur.

(') Transactions philosophiques de la Société royale de Londres, (854, *>!■ CXLIV, p. 3ai. Un extrait de ce 'Mémoire a été inséré par Véniel dans les Annales de Chimie et de Physique, 3° série, t. LXV, P. ail.